[发明专利]一种半导体陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种半导体陶瓷材料。本发明将碳酸钡和三氧化二铬球磨过筛后混合，然后高温反应得到铬酸钡熔块，将碳酸钡和二氧化钛球磨过筛后混合，然后高温反应得到钛酸钡熔块，将得到的铬酸钡熔块和钛酸钡熔块粉碎过筛后混合，掺杂二氧化硅和聚二甲基硅氧烷，然后加入羧甲基纤维素得到混合料，混合料球磨后过筛，然后压制成型，最后高温煅烧得到半导体陶瓷。本发明制备得到的半导体陶瓷能够同时感应温度和湿度，对温度和湿度的变化反应灵敏，克服了传统半导体陶瓷只能同时检测单一物理参数或化学参数的缺陷。

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种半导体陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

陶瓷材料是天然或合成化合物经过成型和高温煅烧制成的一类无机非金属材料，陶瓷材料按照其性能和用途可以分为两大类：结构陶瓷和功能陶瓷，功能陶瓷是指在应用时主要利用其非力学性能的材料，这种材料通常具有一种或多种功能。如电、磁、光、热、化学、生物等功能，功能陶瓷种类繁多，用途各异。

目前，在电子元器件制造领域，陶瓷半导体材料作为具有优秀的半导体性能的材料，得到了广泛的应用。半导体陶瓷具有半导体特性、电导率约在10-6～105S/m的陶瓷。半导体陶瓷的电导率因外界条件(温度、光照、电场、气氛和温度等)的变化而发生显著的变化，因此可以将外界环境的物理量变化转变为电信号，制成各种用途的敏感元件。半导体陶瓷材料主要包括热敏陶瓷、光敏陶瓷、气敏陶瓷和湿敏陶瓷。

热敏陶瓷又称热敏电阻陶瓷，指电导率随温度呈明显变化的陶瓷。有三种类型:①负温系数热敏电阻(简称NTC)，如一些过渡金属如锰、铁、钴、镍等的氧化物半导体陶瓷,特点是随着温度升高,电阻呈指数减小。②正温系数热敏电阻(简称PTC),如掺杂的钛酸钡半导体陶瓷，特点是随着温度升高电阻增大，并在居里点有剧变。③剧变型热敏电阻(简称CTR),如氧化钒及其掺杂半导体陶瓷，具有负温系数，并在某一温度，电阻产生急剧变化，变化值可达3～4个数量级，热敏陶瓷主要用于温度补偿、温度测量、温度控制、火灾探测、过热保护和彩色电视机消磁等方面。

光敏陶瓷指具有光电导或光生伏特效应的陶瓷，如硫化镉、碲化镉、砷化镓、磷化铟、锗酸铋等陶瓷或单晶，当光照射到它的表面时电导增加，主要用作自动控制的光开关和太阳能电池等。

气敏陶瓷指电导率随着所接触气体分子的种类不同而变化的陶瓷。如氧化锌、氧化锡、氧化铁、五氧化二钒、氧化锆、氧化镍和氧化钴等系统的陶瓷。主要用于对不同气体进行检漏、防灾报警及测量等方面。

湿敏陶瓷指电导率随湿度呈明显变化的陶瓷，如四氧化三铁、氧化钛、氧化钾-氧化铁、铬酸镁-氧化钛及氧化锌-氧化锂-氧化钒等系统的陶瓷，它们的电导率对水特别敏感，适宜用作湿度的测量和控制。

近来，控制系统已经愈益系统化，需要能够检测两种或几种物理和化学参数，并给出互不干扰电信号的多功能敏感元件。适应这种需要的湿度－气体敏感陶瓷和温度-湿度敏感陶瓷等多功能敏感陶瓷正在研制中。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种同时感应温度和湿度的半导体陶瓷材料及其制备方法，本发明半导体陶瓷材料对温度和湿度的变化反应灵敏，克服了传统半导体陶瓷只能同时检测单一物理参数或化学参数的缺陷。

本发明的技术方案为：

一种半导体陶瓷材料，由以下原料组成：碳酸钡、三氧化二铬、二氧化钛、二氧化硅、聚二甲基硅氧烷和羧甲基纤维素。

优选地，上述半导体陶瓷材料中各原料组分的比例为：52-75重量份碳酸钡、2-18重量份三氧化二铬、20-28重量份二氧化钛、1-3重量份二氧化硅、1-3重量份聚二甲基硅氧烷、0.5-0.9重量份羧甲基纤维素。

上述半导体陶瓷材料的制备方法，具体包括以下步骤：